第15卷第1期2003年3月高原地震EARTHQUAKERESEARCHINPLATEAUVol.15No.1Mar.2003基于小波变换的全天山和新疆各地震带地震活动周期对比分析孙甲宁,张翼,苏乃秦122(1.中国地震局兰州地震研究所,甘肃兰州730000;2.新疆维吾尔自治区地震局,新疆乌鲁木齐830011摘要:利用连续小波变换对全天山地区1790年1月至1997年12月的地震活动情况进行分析和研究。结果表明,全天山地震活动即存在约110年的大震活跃周期和50年左右的地震活动幕,也存在与太阳黑子活动相关的周期,并且这些周期是随时间变化的。与此同时,新疆南、北天山等地震带1893年以来也普遍存在相对比较稳定的11年和50年左右地震活动周期,只是在不同年份有较大的波动。连续小波变换揭示了新疆地震活动周期的时变性。根据新疆大震活动的11年左右周期可推测2006~2007年左右新疆地区有可能再次发生7级左右大地震,2002~2005年之间地震活动相对偏弱,Ms47级中强震次数偏少,活动强度为5级和6级地震。关键词:小波变换;全天山;地震活动;周期分析:P315.5文献标识码:A:1005-586X(200301-0001-080引言---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---地震活动具有周期性或准周期性,并被经常用来分析和估计地震趋势。可是以往提取大地震的复发周期所用的频谱分析方法(Fourier谱、功率谱和最大熵谱等多属于稳态信号分析理论,只能提供信号总体的平均结果。大量研究已经表明:地震的孕育过程是非稳态过程,因而采用稳态谱分析方法从地震资料中提取的信息,很难准确反映地震孕育过程的本质特征[1]。本文引用的适合于处理非稳态信号的小波分析理论,可以得到时间序列在任意时刻的频率(周期及其在时间-频率上的变化特征,适合于研究和分析对时空变化敏感的地震活动周期问题,比稳态谱分析方法更能揭示地震的孕育规律。期望通过用小波分析方法对新疆地震活动周期的分析和研究,进一步探索新疆地区地震活动特征和地震预报研究新的数据处理方法和途径。[2]1小波分析原理[3]小波分析是20世纪80年代发展起来的新兴数学手段,是当前世界上公认的一种新收稿日期:2002-12-15作者简介:孙甲宁(1977-,男,甘肃省宁县人。2000年7月毕业于西北师范大学地理与环境科学学院,现为中国2高原地震第15卷的有效的时间-尺度分析方法,它继承和发展了窗口傅里叶变换(DennisGabor,1946的局部化思想,能够将时间域和频率域结合起来描述观察信号的时频联合特征,解决了以往信号处理中面临的时域和频域的局部化矛盾。设f(t为能量有限的一维函数,其连续小波变换为:Wf(a,b=f,a,b=|a-|2Rf(t(adt(1从(1式可看出:小波变换把一维函数f(t变换成a和b的二维函数。对于窗宽有限的小波母函数(t,随着a的减小,a,b(t的频谱愈集中于高频部分且窗宽越窄,从而空间分辨率就越高,当a较小时小波变换Wf(a,b反映f(t在b附近的局部特征,因而Wf(a,b主要由f(t在b附近的值所确定,随着a的增大,a,b(t的窗宽变大,这时f(t在b附近的细节变换对Wf(a,b的影响变弱,因而表现区域特征。随着尺度a的变换,函数f(t的连续小波变换方式可视为一尺度固定的滤波过程,同时尺度因子就可以被赋予---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---映射标度一定的物理意义而与周期联系起来[4]。通过变换尺度a和平移b可得到信号f(t不同层次的时频域结构特征[2]。这样小波变换对不同频率的成分就会采用不同的时间分辨率,特别适合于探测正常信号中夹带的瞬态反常现象并展示其成分,所以被誉为分析信号的显微镜。Morlet小波在时频域中具有较好的分辨率,是目前地球物理过程和湍流分析研究中常用的小波,其母函数形式是:(t=exp(-2texp(ict2(2它表示频率为c,由单位宽度的高斯包络面调制的平面波。若取c=2,则其二进小波形式为:b,a(t=2exp[-(]exp[i(t-b]2aaa(3其中b为平移参数,当它在整个信号中移动时应与小波的位置相对应,a是决定小波宽度的尺度膨胀参数,此时a就可以被当作周期对待。下文的分析将采用Morlet小波函数进行分析。2分析及处理结果2.1资料的选取天山西起乌兹别克斯坦和塔吉克斯坦,向东经吉尔吉斯斯坦、哈萨克斯坦和中国新疆,消失于新疆巴里坤县东部地区,大致范围在66~96E,38~45N之间。...